大机起道后道床沉降规律及其控制

大机调纵后道床沉降规律及其控制

天津工务段赵要武齐辉 2006年10月

摘要：为准备铁路第六次大面积提速，首要的任务就是要改造目前的运营设备，其中线路设备改造自然而然得首当其冲，这必然少不了更换钢轨、曲线改造、纵断面坡度调整等等施工项目。本论文着重研究和解决的问题就是在改造和调整线路纵断面坡度时，大机起道过后道床的沉降情况：沉降与起道量、起道后时间长短等的关系以及为解决道床沉降，大机起道施工过程中应采用的施工组织措施等等。

关键词：大机作业起道量道床沉降最小二乘法

一、绪论

目前在实际的线路大中修等施工当中，对于工后道床的沉降这一问题，基本都凭经验和施工现场的实际情况进行简单的处理，如在设计起道量的基础上再加大起道量，增加大机稳定车的密度，两捣一稳换为一捣一稳等措施。但是，很显然，在设计起道量的基础上再加大起道量，加大多少，如何在量上进行界定，没有一个理论上的依据。另外，增设稳定车在一定程度上可以对工后沉降起到一定的缓解作用，但是对于整体的实际沉降却无能为力，这种机械组织无疑又是一种浪费。

因此，对于工后道床沉降规律急需从理论上进行掌握，对施工量（起道量）和沉降量的关系从量上加以更明确、更科学的界定，从而更好、更准确地对施工进行指导，进而保证施工快速、高质量地完成。

二、沉降规律摸索及直线拟合

1、数据采集

数据采集，即沉降量变化情况调查是在第六次提速津浦线调整纵坡的大机作业前期施工中完成的。津浦线我段施工任务管内（30km+000～237km+800）正线为跨区间无缝线路，铺设60kg/m重型钢轨，Ⅲ型轨枕，充填花岗岩石碴，客车图定列数58对，货车图定列数26对，平均静载重58.5吨。调坡施工组组织了大机捣固施工后的沉降情况调查，在大机起道前，现场进行起道量标注，利用平板尺（3米长，正中安置水平珠）将既有轨面高度和设计起道量标注在接触网支柱上，如图1：

图1测量道床沉降量

大机起道后随即进行沉降调查，每天用图示方法跟踪测量一次经列车碾压及线路震动后实际轨面标高，获得与设计（实际）轨面高的

相差量，得出每天的沉降量。

依据起道量设计表，特地选定了东光领工区管内四个典型区段每50米一个点共计24个点，分别为：下行167km+950～168km+200与169km+000～169km+250以及上行180km+200～180km+450与181km+500～181km+750，对这些区段起道后10天的沉降情况进行了统计，详细情况见表1：

沉降量调查表表 1

2、数据处理（曲线拟合）

为使调查结果便于观察一目了然，现将这24组数据以地段分为四组分别绘图，以天数为x轴，沉降量为y轴，将相关数据在坐标中描点连线绘出曲线图，见以下图2、3、4、5。

沉降量变化曲线图2

沉降量变化曲线图3

沉降量变化曲线图4

沉降量变化曲线图5

根据以上图表，可观察出大机作业后道床沉降的大概规律，在前七天基本以直线变化，以后则相对平缓，对线路质量也基本再无影响，所以在对24组观测数据进行处理时，特选择前七天的数据对其进行

最小二乘拟合，求出直线方程。

因为将变化曲线简化为直线，所以设其方程为

b ax y +=

则： []

∑=-+=7

1

2

)(n n n

y b ax x ϕ ①

)(x ϕ分别对a 和b 求导得到：

[]n n n n x y b ax a ∑=-+=∂∂7

12ϕ ②

[]∑=-+=∂∂71

2n n n y b ax b

ϕ ③

令②、③式皆为零则会有： []07

1=-+∑=n n n n

x y b ax ④

[]07

1

=-+∑=n n n

y b ax ⑤

根据④式和⑤式，对以上24处沉降量调查数据分别进行拟合，其详细数据及其结果列为下表：

曲线拟合计算结果 表 2

直线拟合结果情况的分析：

为找出各直线的系数与起道量的关系，现将起道量与拟合直线系数作对比，找出其共同关系。设起道量为Q ，A=Q/a ，B=Q/b 列表作比较，如表3：

直线系数表 表 3

从上表数值可计算出A 和B 的平均值：

43.49

22

)

/()/()/(2

2222222211__

=⋅⋅⋅++=

a Q a Q a Q A ⑥

10.86

22

)

/()/()/(2

2222222211__

=⋅⋅⋅++=

b Q b Q b Q B ⑦

从以上计算过程中，我们就可以总结出拟合的最终结果，也就是22条直线的通用方程：

Q

Qx B Q x A Q y 092.0023.0//__

__

+=+= ⑧

式中各个字母代表的意义以上皆有说明，不再赘述。

利用总结出的沉降量计算公式，对七天内设计起道量从10到120的沉降情况作计算，列表如下：

与实际调查情况作对比发现，沉降量出入并不大，因此该结果对于施工指导借鉴比较准确可靠。 三、整治措施

在前期的现场施工当中，对于工后道床的沉降这一问题，鉴于早先的施工经验施工组早有预见，但只是根据施工现场的实际情况进行了简单的处理，在设计起道量的基础上加大起道量，量的多少基本是

凭设计起道量大小来大概估计，如起道100mm，则加大20mm，如起道80mm，则加大15mm，如此而已。

在经过几个阶段的施工后发现，这种解决措施根本达不到目标，误差比较大，尤其是起道量较大的地方，甚至有相差15mm之多的地方，对施工质量影响特别大。

对沉降规律进行系统准确的总结之后，我们随即将该成果规律应用到施工当中。首先利用算式⑧计算出大机作业后道床的沉降情况，将所得准确沉降量与设计起道量相加，最终的结果就可以应用到实际施工中，成为准确的起道量。

四、工后效果

在大机作业完工区段，调坡施工人员都及时组织了施工质量调查检验，经过车间、工区相关、线路旧测组人员的测量以及各级领导的添乘验收，都得到了较好的反馈信息。

各车间对其管内施工后的线路情况在10日内每天进行跟踪观测，反映线路方向直顺、高低平缓、道床几乎无沉降。旧测组对施工后轨面高程进行了测量，设计标高及线路坡度都达到了设计要求。各级领导在对施工区段进行添乘后也普遍反映舒适良好，无晃车、颠簸的感觉。